Надёжность ферроэлектрических полевых транзисторов на основе HfO2: критический обзор текущих и будущих задач

Ферроэлектрические транзисторы (FeFET) на основе легированного оксида гафния (HfO2) привлекли значительное внимание благодаря технологическому потенциалу в отношении масштабируемости, высокой скорости и низкого энергопотребления. Вместе с тем HfO2-FeFET испытывают устойчивые проблемы надёжности, которые в первую очередь затрагивают удержание состояния (retention), выносливость (endurance) и вариабельность (variability). Глубокое понимание физики надёжности HfO2-FeFET является необходимым условием для успешной коммерциализации этой перспективной технологии. В данной статье мы рассматриваем литературу, посвящённую соответствующим аспектам надёжности HfO2-FeFET. Сначала мы фокусируемся на физике надёжности ферроэлектрических конденсаторов как прелюдии к всестороннему анализу надёжности FeFET. Затем мы интерпретируем ключевые метрические показатели надёжности FeFET на уровне устройства (то есть retention, endurance и variability) на основе ранее идентифицированных физических механизмов. Наконец, мы обсуждаем последствия метрических показателей на уровне устройства для схемного и системного уровней. Наш интегративный подход связывает, казалось бы, несвязанные проблемы надёжности и предлагает стратегии смягчения на уровне устройства, схемы или системы. В заключение статьи мы предлагаем ряд направлений исследований для дальнейшего развития в этой области.